
Тип работы:	Предмет:	Язык работы:

Исследование процессов аргонодуговой наплавки и свойств интерметаллидных сплавов системы титан-алюминий

Работа №	116345
Тип работы	Диссертация
Предмет	сварочное производство
Объем работы	120
Год сдачи	2021
Стоимость	5500 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено	145

Не подходит работа?

Узнай цену на написание

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 4
1. Интерметаллидные сплавы системы титан-алюминий 6
1.1. Анализ диаграммы состояния титан- алюминий 6
1.2. Свойства интерметаллидных сплавов системы титан-алюминий 11
1.3. Методы повышения свойств интерметаллидных сплавов системы титан-алюминий 14
1.4. Способы нанесения интерметаллидных сплавов системы титан-алюминий 24
2. Методика проведения исследований 40
2.1. Методика исследования процессов аргонодуговой наплавки 40
2.2. Методика исследования геометрических параметров наплавленных валиков 43
2.3. Методика исследования химического состава наплавленных валиков 44
2.4. Методика исследования механических и эксплуатационных свойств наплавленных валиков 44
2.4.1. Методика исследования механических свойств наплавленных валиков 44
2.4.2 Методика исследования эксплуатационных свойств наплавленных валиков 45
3. Результаты исследований процессов формирования, химического и фазового состава, структуры и свойств аргонодуговой наплавки неплавящимся электродом покрытий системы Ti-Al 46
3.1. Программное обеспечение расчета режимов наплавки 57
3.1.1. Определение глубины и ширины провара 57
3.1.2 Расчет линий равного влияния 59
3.1.3. Расчет мощности для заданных размеров шва 60
3.1.4. Расчет термического цикла 61
3.1.5. Модель тепловых процессов при наплавке 62
3.1.6. Расчет размеров наплавки 64
4 Легирование и модифицирование интерметаллидных сплавов системы титан-алюминий 67
4.1. Легирование кремнием интерметаллидных сплавов системы титан-алюминий 67
4.2. Легирование хромом интерметаллидных сплавов системы титан-алюминий 76
4.3. Легирование цирконием интерметаллидных сплавов системы титан-алюминий 80
4.4. Легирование ниобием интерметаллидных сплавов системы титан-алюминий 87
4.5. Модифицирование бором интерметаллидных сплавов системы титан-алюминий 91
5 Влияние тепловых условий на процессы формирования и свойства наплавленных интерметаллидных сплавов системы титан-алюминий 99
Заключение 109
Список используемой литературы 111

Введение

Титан и его сплавы являются объектом исследования ученых на протяжении многих лет — это связано с уникальным комплексом свойств титана и титановых сплавов. Высокая прочность и пластичность, коррозионная стойкость и жаростойкость, низкий удельный вес делают его незаменимым в авиационно-космической, химической, нефтехимической промышленности, машиностроении, судостроении, а также в атомной отрасли. Титан широко применяют в медицине благодаря высокой биосовместимости. Основной недостаток титана заключается в высокой химической активности по отношению к кислороду, водороду и азоту при нагреве выше 400°С. Низкие триботехнические свойства и высокая склонность титана к водородной хрупкости, а также способность титана к самовозгоранию в кислородной среде ограничивают его применение как конструкционного материала. Предельная температура эксплуатации современных титановых сплавов находится в пределе 500-600°С.
Интерметаллидные сплавы на основе алюминидов титана сочетают в себе высокое соотношение прочность/плотность, жаростойкость, жаропрочность, стойкость к окислению, коррозии и ползучести, а также хорошие усталостные характеристики. Однако низкая пластичность алюминидов титана затрудняет реализацию этих свойств. Ограничения при производстве и эксплуатации алюминидов титана связаны с низкой пластичностью. При температурах близких к комнатной невозможна пластическая деформация так как движение дислокаций заблокировано из-за сильно развитых ковалентных связей (наличие эффекта автоблокировки дислокаций). В результате этого происходит скопление деформаций и зарождение микротрещин, что приводит к хрупкому разрушению интерметаллида.
Повышение пластичности интерметаллидных сплавов системы титан- алюминий можно достичь путем легирования, модифицирования и управления тепловыми параметрами (управление условиями нагрева и охлаждения, а также проведение термической обработки). Учитывая недостатки интерметаллидных сплавов и методы повышения их пластичности целесообразно наносить интерметаллидные покрытия на основе алюминидов титана на титан и титановые изделия. При наплавке создаются благоприятные условия для легирования и модифицирования интерметаллидных сплавов за счет использования дополнительных электродных или присадочных материалов с легирующим элементом в составе. Кроме того, управляя процессами теплоотдачи при наплавке и применяя после наплавки термообработку создаются условия для формирования оптимальной структуры интерметаллидных покрытий.
На основе проведенного анализа сформулирована цель работы: Повышение технологических и эксплуатационных свойств наплавленных интерметаллидных сплавов системы Ti-Al за счет управления химическим, фазовым составом и структурой покрытия.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь студентам в написании работ!

ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Курсовые Статьи Диплом Рязань

Заключение

1. При формировании интерметаллидных соединений системы титан - алюминий возможно управлять химическим составом, регулируя режимы аргонодуговой наплавки. Установлено влияние режимов наплавки на геометрические параметры наплавленного металла, химический и фазовый состав, а так же однородность наплавляемых валиков.
2. Показано, что наплавленные интерметаллидные сплавы системы титан - алюминий обладают высокими показателями твердости (12-36 HRC), износостойкости (1.1-3,5 ед.) и жаростойкости.
3. Легирование цирконием позволило повысить трещиноустойчивость наплавленного металла. Никель, кобальт, медь и хром повышают склонность к образованию трещин в наплавленных сплавах системы Ti-Al. Молибден, ниобий и кремний не оказывают влияния на склонность к образованию трещин в наплавленных сплавах на основе алюминидов титана.
4. Легирование хромом, медью, кремнием, ниобием, цирконием, молибденом повышает жаростойкость наплавленных интерметаллидных сплавов системы титан-алюминий. Легирование никелем не изменяет жаростойкость наплавленных сплавов, а легирование кобальтом снижает жаростойкость.
5. Легирование медью, кремнием, никелем, цирконием, кобальтом повышает износостойкость при абразивном изнашивании наплавленных интерметаллидных сплавов системы титан-алюминий. Легирование хромом, молибденом и ниобием не изменяет износостойкость наплавленных сплавов.
6. Легирование хромом, медью, кремнием, никелем, ниобием, цирконием, молибденом повышает твердость наплавленных интерметаллидных сплавов системы титан-алюминий.
7. Модифицирование бором повышает твердость, износостойкость, но понижает показатели жаростойкости наплавленных интерметаллидных сплавов системы титан-алюминий. Снижает склонность к образованию трещин наплавленных алюминидов титана.
8. Установлен температурный интервал образования трещин. При наплавке интерметаллидных сплавов системы титан-алюминий основное количество трещин (около 80-90%) образуются при наплавке в процессе охлаждения в температурном интервале от 500 до 50°С.
9. Предварительный подогрев наплавленных интерметаллидных сплавов позволяет повысить трещиноустойчивость сплавов вследствие снижения темпа охлаждения наплавленного металла.
10. При проведении предварительного подогрева увеличиваются геометрические параметры наплавленных валиков, а также изменяется химический состав наплавленных сплавов. С увеличением температуры подогрева увеличивается содержание титана вследствие увеличения доли проплавленного металла в объеме сварочной ванны. Механические и эксплуатационные свойства наплавленных сплавов системы титан-алюминий при проведении предварительного подогрева определяются содержанием алюминия.
11. Управляя скоростью охлаждения можно снижать образование трещин в наплавленных интерметаллидных сплавах. При охлаждении наплавленных сплавов на основе твердого раствора a(Ti), фазы a2 (Ti3Al) после наплавки со скоростью охлаждения ~ 1300°С /сек снижается образование трещин в наплавленных сплавах. При охлаждении наплавленных сплавов на основе фаз a2 (Ti3Al) + у (TiAl), и у (TiAl) после наплавки со скоростью охлаждения ~ 1300°С/сек склонность к образованию трещин не снижается.

Литература

1. Хансен М. Структуры двойных сплавов [Текст]: М. Хансен, К. Андерко. - Москва: «Металлургиздат», 1962. Т 1,2. - 1188 с.
2. Эллиот Р.П. Структуры двойных сплавов [Текст]: Р.П. Эллиот. - Москва: Металлургия, 1970. Т 1: 456 с. Т 2: 472 с.
3. Sagel K. Untersuchungen am System Titan-Aluminium [Текст]: Sagel K., Schulz E., Zwicker U // Z. Metallkunde. - 1956. V. 47, N8, S. 529-534.
4. Корнилов И.И. Фазовое строение сплавов двойной системы Ti-Al, содержащих от 0 до 30% AI [Текст]: И.И. Корнилов, Е.Н. Пылаева, М.А. Волкова, П.И. Крипякевич, В.Я. Маркив // Доклады АН СССР. - 1965. Т. 161. № 4, с.843-846.
5. Sato T., Huang Y.-C., Kondo Y [Текст] // J. Japan. Inst. Metals. - 1959. V. 23. N6. P. 456-480.
6. Ence E., Margolin H. [Текст] // Trans. AIME. - 1961. V. 221. N1. P. 151-157.
7. Грум-Гржимайло Н.В. Металлические соединения в области а-твердых растворов системы титан - алюминий [Текст]: Н.В. Грум-Гржимайло, И.И. Корнилов, Е.Н. Пылаева, М.А. Волкова // Доклады АН СССР - 1961. Т. 137. № 3, с. 599-602.
8. P otzschke M., Schubert K. [Текст] // Z. Metallkunde. - 1962. V. 53, N8, S. 548561.
9. Blackburn M.J. [Текст] // Trans. AIME. - 1967. V. 239. N. P. 1200-1208.
10. Корнилов И.И., Нартова Т.Т., Чернышева С.П. [Текст] // Изв. АН СССР. Металлы. - 1976. №6. С. 192-198.
11. Schull R.D., McAllister A.J., Reno R.C. [Текст] // Titanium: Sci. and Technol Proc. 5th Int. Conf. Munich. - 1984. Oberursel. - 1985. V. 3, P. 1459-1466.
12. Loiseau A., Tendeloo G., Portier R., Ducastelle F. [Текст] // J. Phys. 1985. V. 46. N4. P. 595-613.
13. Schubert K., Meissner H.G., Raman A., Rossteutscher W. [Текст] // Naturwissenschaften. 1964. V. 51, S. 287.
14. Murray J.L. [Текст]: The Al-Ti (Aluminum-Titanium) System, Phase Diagrams of Binary Titanium Alloys, J.L. Murray, Ed., ASM, 1987, p 12-24.
15. Murray J.L. [Текст]: Al-Ti (Aluminum-Titanium), Binary Alloy Phase Diagrams, Vol 1, 2nd ed., T.B. Massalski, Ed., TMS, 1990, p 225-227.
...